前段日子有朋友咨詢了下分析圖像主顏色的算法，我對這一塊也沒有什麼深入的研究，參考了一些小代碼，然後自己寫了一個很簡單的小工具，現共享給大家。
界面截圖如下：
算法的原理很簡單，就是統計出圖像中各種顏色的分布情況，然後取前N個顏色作為主成分。
當然，實際上如果直接對圖像的各通道256個色階進行統計，得到的結果可能是沒有意義的，所以一般都需要先把256個色階線性的隱射到更少的色階范圍。
主要的代碼如下：
static unsafe class Statistics
{ //'*****************************************************************************************
//'** 開發日期 ： 2013-6-21
//'** 作 者 ： laviewpbt
//'** 聯系方式： 33184777
//'** 修改日期 ： 2013-6-21
//'** 版 本 ： Version 1.1.1
//'** 轉載請不要刪除以上信息
//'****************************************************************************************
[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct MajorColor : IComparable<MajorColor>
{
internal int Color;
internal int Amount;
public MajorColor(int Color, int Amount)
{
this.Color = Color;
this.Amount = Amount;
}
public int CompareTo(MajorColor obj)
{
return this.Amount.CompareTo(obj.Amount);
}
}
// http://www.coolphptools.com/color_extract
// http://www.wookmark.com/image/268753/30-inspiring-examples-of-levitation-photography-inspirationfeed-com
public static List<MajorColor> PrincipalColorAnalysis(Bitmap Bmp, int PCAAmount, int Delta = 24)
{
List<MajorColor> MC = new List<MajorColor>();
int X, Y, Width, Height, Stride, Index, TotalColorAmount = 0;
int HalfDelta;
byte* Pointer, Scan0;
BitmapData BmpData = Bmp.LockBits(new Rectangle(0, 0, Bmp.Width, Bmp.Height), ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);
Height = Bmp.Height; Width = Bmp.Width; Stride = BmpData.Stride; Scan0 = (byte*)BmpData.Scan0;
int[] Table = new int[256 * 256 * 256];
int[] NonZero = new int[Width * Height];
int[] Map = new int[256];
if (Delta > 2)
HalfDelta = Delta / 2 - 1;
else
HalfDelta = 0;
for (Y = 0; Y < 256; Y++)
{
Map[Y] = ((Y + HalfDelta) / Delta) * Delta;
if (Map[Y] > 255) Map[Y] = 255;
}
for (Y = 0; Y < Height; Y++)
{
Pointer = Scan0 + Stride * Y;
for (X = 0; X < Width; X++)
{
Index = (Map[*Pointer] << 16) + (Map[*(Pointer + 1)] << 8) + Map[*(Pointer + 2)];
if (Table[Index] == 0) // 還沒有出現過該顏色
{
NonZero[TotalColorAmount] = Index; // 記錄下有顏色的位置，同時也記錄下了該顏色
TotalColorAmount++; // 顏色總數+1
}
Table[Index]++; // 對應的顏色數加1
Pointer += 3; // 移動到下一個像素
}
}
MajorColor[] Result = new MajorColor[TotalColorAmount];
for (Y = 0; Y < TotalColorAmount; Y++)
{
Result[Y].Amount = Table[NonZero[Y]];
Result[Y].Color = NonZero[Y];
}
Array.Sort(Result); // 系統自帶的這個排序算法比一般自己寫的都要快
Array.Reverse(Result);
for (Y = 0; Y < PCAAmount; Y++)
MC.Add(new MajorColor(Result[Y].Color, Result[Y].Amount));
Bmp.UnlockBits(BmpData);
GC.Collect(); // 立即釋放掉分配的64MB的內存
return MC;
}
}
統計顏色這一塊，其實我一直在尋找一種即不用占很大內存，速度又快的算法，但是一直沒有想到好辦法。 上面的代碼中是分配了64MB的內存來索引計數的，雖然對於很小的圖像也需要這麼大的內存占用量，但是我經過對比發現，比用Dictionary之類的基於字典的統計方法還是要快很多的。
關於排序，我一直認為自己能寫出比系統更快的算法，但是最終我還是選擇了如上代碼中的簡便方式。在對Amount進行排序的同時，Color的值也跟著隨動了。
在這種占用比較大內存的代碼中，我認為應該立即調用GC.Collect()釋放掉內存。
關於Delta的取值，似乎不太好確定，這個只能說試驗確定吧，一般取16-32之間比較合理。
兩個參考鏈接處也有一些比較好的算法的，不過裡面的代碼是PHP的，改寫成C#的應該說還是有一定的難度的，有興趣的朋友可以自己參考著學習下吧。
從個人的理解來看，我覺得這種顏色主成分分析 還可以利用 類似於彩色轉索引時 找最佳索引表時用的八叉樹算法；也可以用FCM或者KMEANS之類的聚類算法來實現。待時間充足時我回去實際驗證下。
